Caracterização das feições sedimentares da plataforma de Alagoas, com base em levantamento aerobatimétrico LiDAR

Programa de Pós-graduação em Oceanografia

Marcio Martins Valle

Caracterização das feições sedimentares da plataforma de

Alagoas, com base em levantamento aerobatimétrico LiDAR.

Recife 2018

Caracterização das feições sedimentares da plataforma de

Alagoas, com base em levantamento aerobatimétrico LiDAR.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Oceanografia da Universidade Federal de Pernambuco como parte dos requisitos exigidos para obtenção do grau de Mestre em Oceanografia.

Área de concentração: Oceanografia Abiótica

Orientador: Prof. Dr. Pedro de Souza Pereira

Recife 2018

Catalogação na fonte

Bibliotecária Valdicea Alves, CRB-4 / 1260

V181c Valle, Marcio Martins.

Caracterização das feições sedimentares da plataforma de Alagoas, com base em levantamento aerobatimétrico LiDAR./ Marcio Martins Valle - 2018.

95 folhas, Il.

Orientador: Prof. Dr. Pedro de Souza Pereira.

Tese (Doutorado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Oceanografia, 2018.

Inclui Referências.

1. Oceanografia. 2. Plataforma continental. 3. Alagoas. 4. Feições sedimentares. 5. Dunas subaquosas. 6. Marcas de obstáculos. 7. Ravinas erosivas anastomosadas. I. Pereira, Pedro de Souza(Orientador). II.Título.

UFPE

Caracterização das feições sedimentares da plataforma de Alagoas, com base em levantamento aerobatimétrico LiDAR.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Oceanografia da Universidade Federal de Pernambuco como parte dos requisitos exigidos para obtenção do grau de Mestre em Oceanografia.

Aprovada em: 24/08/2018.

BANCA EXAMINADORA

_______________________________________________________ Prof. Dr. Pedro de Souza Pereira (orientador)

Universidade Federal de Pernambuco

_______________________________________________________ Profa. Dra. Tereza Cristina Medeiros de Araújo (membro interno)

Universidade Federal de Pernambuco

_______________________________________________________ Prof. Dr. José Maria Landim Dominguez (membro externo)

Universidade Federal da Bahia

_______________________________________________________ Prof. Dr. Antônio Vicente Ferreira Júnior (membro externo)

A João, dedico.

especial...

... à CPRM (Serviço Geológico do Brasil), na figura da Senhora Hortencia Maria Barboza de Assis e dos Senhores Ivo Bruno Machado Pessanha e Roberto Ventura dos Santos, pelo incentivo para a elaboração deste trabalho e pela autorização para uso dos dados do levantamento LiDAR da plataforma de Alagoas, bem como pela autorização para disponibilização de meu tempo e recursos laboratoriais e de informática aqui empregados;

... ao Programa de Pós-Graduação em Oceanografia da UFPE, na figura de seus Docentes e funcionários que forneceram toda a estrutura para o cumprimento dos créditos;

... aos membros da banca pela disponibilidade em ler e avaliar o produto final;

... ao meu orientador, Pedro, que esteve disposto a me ajudar sempre que solicitado; ... aos colegas que conheci no PPGO;

... à minha família que, mesmo estando longe, sempre me apoiou, desde muito antes do início deste trabalho;

... aos amigos que fiz pela vida, em Campinas, em Salvador e em Recife;

... à Cleide, meu presente de natal, que diariamente acreditou na minha capacidade para concluir este trabalho;

... à Júlia, pelo bom humor contagiante; e ... ao João, pelo sorriso.

The known is finite, the unknown infinite; intellectually we stand on an islet in the midst of an illimitable ocean of inexplicability. Our business in every generation is to reclaim a little more land, to add something to the extent and the solidity of our possessions.

plataformas tropicais de margens passivas, com declive suave, quebra aproximadamente paralela à linha de costa e coberta por águas claras, quentes e calmas. Em sua porção interna, em profundidades menores do que 20 m, é comum a presença de bancos recifais, biogênicos ou não, dispostos em franja, em barreira ou isoladamente, especialmente, no terço setentrional da plataforma. A região entre estes recifes da plataforma interna é coberta por sedimentos com granulometria predominante entre areia média e grossa e com alguma contribuição de material terrígeno, embora haja abundância de fragmentos bioclásticos autigênicos. Na porção média da plataforma, entre as profundidades de 20 m a 40 m, o leito é coberto por sedimentos inconsolidados prevalecendo nas frações de areia grossa a cascalho e franca predominância de material biogênico, em especial fragmentos de algas calcárias vermelhas (rodolitos). Assim como ocorre em grande parte da plataforma brasileira, toda a plataforma alagoana é uma região que carece de informações acerca das suas feições de fundo. Com a exceção de levantamentos ligados à segurança da navegação, estudos em escala regional voltados aos interesses da indústria petrolífera e de programas governamentais em escala nacional realizados entre as décadas de 1970 e 1980, dados superficiais do leito marinho em alta resolução são escassos. O levantamento pioneiro do Serviço Geológico do Brasil (CPRM), utilizando escaneamento a laser aerotransportado (LiDAR), com resultados publicados a partir de 2014, revelou a existência de feições de fundo indicadoras do fluxo hidrodinâmico na área. Este trabalho tem por objetivo principal localizar e parametrizar as feições indicadoras de fluxo encontradas na plataforma norte-alagoana a partir dos dados levantados pela CPRM. Este recorte foi escolhido por ser a região que apresentou maior continuidade dos dados. Três tipos de feições foram encontrados em uma escala 1:5.000: dunas subaquosas de tamanhos médio a muito grande (cf. ASHLEY, 1990); marcas de obstáculos gigantes (cf. FLEMMING, 1984); e ravinas erosivas de padrão anastomosado. As duas primeiras são largamente reportadas na literatura sobre plataformas continentais e bem descritas por experimentos laboratoriais e observações em campo. Por outro lado, embora existam trabalhos que reportem a ocorrência de feições erosivas alongadas em ambiente plataformal, as feições do terceiro tipo aqui descritas apresentam padrão anastomosado incomum e parecem não encontrar paralelos na literatura científica do tema.

Palavras-chave: Plataforma continental. Alagoas. Feições sedimentares. Dunas

shelf setting, with gentle slope, shelf break approximately parallel to the coast and covered by warm, calm and clear waters. The inner shelf, between the coast and -20 m isobath, is characterized by the presence of fringing reefs, barrier reefs and patch reefs, especially in the northern third of the shelf. The surrounding of these consolidated bottom structures is covered by medium to coarse sand sized sediments with some terrigenous contribution, although the predominance of bioclasts is clearly observed. In the mid shelf, from 20-40 m depth, the seabed is covered by coarse sand to gravel, mainly composed by bioclasts derived from calcareous red algae (rodoliths). As with most of the Brazilian shelf, studies on the seabed features of the Alagoas shelf are scarce. Apart from naval bathymetric surveys for navigation purposes and regional investigations related to the oil industry or related to Brazilian government national programs started in the 1970’s and 1980’s, high resolution seafloor data are almost absent. Recent high-resolution airborne LiDAR bathymetric surveys pioneered by the Geological Survey of Brazil (CPRM) unveiled the existence of bedforms with discrete orientations related to the prevailing hydrodynamic flows on the area. The main purpose of this work is to characterize the flow indicative bottom features on the northern Alagoas continental shelf, from the LiDAR and sedimentological data made available by CPRM. This cropping area was chosen due to the higher continuity of the data in the northern section than in the southern one. Three different kinds of features were found on a 1:5.000 scale: medium to large subaqueous dunes (cf. ASHLEY, 1990); giant comet marks (cf. FLEMMING, 1984); and braided erosional gullies. The first two are largely reported in the literature and are well described by flume experiments and field observations. Notwithstanding that there are some works on erosional gullies and furrows in shelf enviornoment, the third kind of bedforms found here are somewhat unusual and there appears no other parallel in the literature on shelf-hosted bedforms at this scale and braided shape.

Keywords: Continental shelf. Alagoas. Seabed features. Subaqueous dunes. Comet

Figura 1 – _{Compartimentação fisiográfica das margens continentais:} plataforma, talude e elevação continentais. ... 14 Figura 2 – _{Margem continental Brasileira e feições topográficas adjacentes.... 16} Figura 3 – Batimetria da plataforma alagoana levantada pela CPRM

empregando metodologia aerotransportada LiDAR. ... 20 Figura 4 – Princípio de cálculo do Índice de Posição Batimétrica (𝐵𝑃𝐼): A

linha vermelha representa um perfil do relevo submerso. No caso de uma feição positiva do relevo (A), a elevação do ponto central (Zp) é maior do que a elevação média dos pontos em seu entorno

(Zr) e, portanto, o 𝐵𝑃𝐼 é positivo; no caso de uma depressão no

relevo (B), a posição do ponto central (Zp) é mais baixa do que a

posição média dos pontos em seu entorno (Zr), logo o 𝐵𝑃𝐼 é

negativo; e no caso de pontos em região de declividade constante (C), a elevação do ponto central (Zp) é igual à elevação média dos

pontos no entorno (Zr) e, sendo assim, o 𝐵𝑃𝐼 é nulo. ... 24

Figura 5 – _{Parâmetros dimensionais das dunas subaquosas. ... 26} Figura 6 – Localização dos campos de dunas, marcas de obstáculos e

ravinas erosivas anastomosadas na plataforma continental norte de Alagoas. ... 27

Artigo 1

Figura 1 – _{Faciologia simplificada da plataforma interna e média de Alagoas.. 31} Figura 2 – Imagem de satélite da planície costeira ao norte da

desembocadura do rio São Francisco. As diferentes linhas de arrebentação de ondas marcam a posição de diferentes bancos arenosos costeiros. ... 35 Figura 3 – (A) Canal de Maceió como visto no levantamento batimétrico do

Serviço Geológico do Brasil (adaptado de Assi et al. (2016b); e (B) inflexão das linhas isobatimétricas em carta batimétrica da DHN mostrando a posição do canyon do São Francisco. ... 37 Figura 4 – (A) Banco de fanerógamas na plataforma continental interna de

Alagoas, nas proximidades da localidade de São Miguel dos Milagres; (B) banco de rodolitos na plataforma média de Pernambuco, na latitude aproximada de Recife; e (C) algas verdes vivas do gênero Halimeda sobre estrutura recifal em franja, próximo a Maragogi (AL). ... 38

LiDAR de dunas subaquosas na plataforma continental média de Alagoas, nas proximidades de Floriano Peixoto. ... 39 Figura 6 – Diagrama que mostra a formação de formas de fundo transversais

ao fluxo em função da granulometria dos sedimentos e da velocidade do fluxo. ... 40 Figura 7 – Diagrama de dispersão dos dados de altura e comprimento de

marcas onduladas (em verde) e dunas subaquosas (em laranja), compilados por Flemming (1988). A linha tracejada em azul marca o limite máximo encontrado para a relação altura X comprimento e a linha contínua vermelha marca a média dos dados, ajustada por uma função exponencial a partir de 1491 dados com coeficiente de correlação de 0,98. ... 41 Figura 8 – Esquema simplificado para distinguir entre feições transversais de

fundo geradas pela ação de ondas ou correntes. ... 42 Figura 9 – (A) Marcas de obstáculo encontradas na plataforma continental

sul-africana por Flemming (1984); e (B) marcas de obstáculo encontradas na plataforma média alagoana por Assis et al. (2016b). ... 43 Figura 10 – (A) e (B) Rochas praiais aflorantes na face de praia na região de

Porto de Pedras (AL); (C) as setas vermelhas apontam para rochas praias submersas como mapeadas pelo Serviço Geológico do Brasil; e (D) em imagem de satélite ao largo da foz do rio Meirim, no município de Floriano Peixoto. ... 45 Figura 11 – Recife biogênico raso na plataforma interna de Maragogi (AL). ... ₄₆

Artigo 2

Figure 1 – The bathymetry of the northern Alagoas shelf (adapted from Assis et al. (2015). The shaded areas indicate the specific areas of focus as related to major bedform and seafloor flow indicators of this

work. ………... 52

Figure 2 – SIMCOS (CPTEC-INPE) station 036 data for wind and waves forecasted for the July/2015-June/2016 period. ………….………... 54 Figure 3 – The geometric parameters of the subaqueous dunes, as described

by Durán et al. (2018), and Reineck and Singh (1975): dune length (𝐿); dune height (𝐻); southwestern face projection length (𝐿1); and

northeastern face projection length (𝐿2). ………... 56

hand side, the histograms B-G show the grain size distribution of six representative samples from the mid shelf, most of which occur within the sand range and with relatively poor sorting. ……... 58 Figure 5 – Northern Alagoas subaqueous dune fields. The insets show the

general appearance of the first order dunes as seen in the LiDAR reflectance images: the darker pixels coincide with the first order dune crests. ………... 59 Figure 6 – (A) LiDAR reflectance image example in the dune field off Porto de

Pedras; (B) 𝐵𝑃𝐼 < 70 𝑚 > image of the same example; (C) bathymetric profile indicated in A and B; (D) first order subaqueous dunes; and (E) second order subaqueous dunes. (The black line in (A) and (B) indicates the location of the bathymetric profile shown in (C)). ………... 60 Figure 7 – Histograms derived from the morphometric analysis of the first

order very large subaqueous dunes: (A) height, 𝐻 (m); (B) length, 𝐿 (m); (C) ripple index, 𝑅𝐼; and (D) asymmetry index, 𝐴𝐼. The red lines indicate each series’ mean values, and the shadowed areas indicate the range between the first and third quartiles. ………. 61 Figure 8 – Histograms derived from the morphometric analysis of the second

order large subaqueous dunes: (A) height, 𝐻 (m); (B) length, 𝐿 (m); (C) ripple index, 𝑅𝐼; and (D) asymmetry index, 𝐴𝐼. The red lines indicate each series’ average values, and the shadowed areas indicate the range between the first and third quartiles. ……... 62 Figure 9 – General appearance of the comet mark field, as seen in a 1:70.000

LiDAR reflectance image. Red line represents the approximate field limit, and yellow dots indicates the obstacle positions. …... 63 Figure 10 – Histograms derived from the morphometric analysis of comet

marks: (A) obstacles width (m); (B) obstacle height (m); (C) tail width (m); (D) tail longitudinal axis angle (°); and (E) comet mark total length (m). ………. 64 Figure 11 – (A) General appearance of the erosional ravines field, as viewed in

a 1:100.000 reflectance image. The right-hand inset details the northern part of the field (B), and the southern portions (C). The yellowish star marks the position of sample shown on Fig. 16B and the blueish one marks the position of underwater pictures shown on Figs. 16A, 16C and 16D. ……… 65

lines indicate the mean value in each data series, and the shaded area indicates the first and third quartiles of the data. ... 66 Figure 13 – Scatter plot diagram of dune height versus dune wavelength

comparing this work subaqueous dunes (dots) to those compiled by Flemming (1988). The lines depict the global mean height (dashed line) and maximum height (continuous line). The shaded area shows Flemming’s dataset. Note the relatively flatter relationship between height and wavelength for this study, indicating a weaker relationship between the two. ...………... 70 Figure 14 – Schematic representation of the flow in the vicinity of a

hemisphere-shaped obstacle. (A) 3D schematic view (adapted from Dixen et al. (2013)); (B) plain view (adapted from Euler et al. (2017)). The negative (-) signal indicates a high erosive potential in the horseshoe region, while the positive (+) one indicates a high depositional potential in the wake region. The dotted line indicates the arch-shaped detached shear layer, as shown in A. ..………... 72 Figure 15 – Examples of comet marks and their individual characteristic forms,

as first described by Werner et al. (1980). On the left-hand column, LiDAR reflectance images. On the right side, 𝐵𝑃𝐼 < 70 𝑚 > images. ...……… 74 Figure 16 – Pictures taken in the vicinity of the erosional gullies. (A) Wide

angle view of a small gully sided by rodolith field; (B) sediment sample from the Alagoas’ mid to outer shelf, showing cobble sized rodoliths and associated biota; (C) underwater picture showing the transitional environment between the rodolith fields and the gullies (notice the presence of living red algae incrusting previously deposited fragments of other organisms, such as mollusks); (D) massive rodolith bed covered by green and brown macroalgae. (Photos courtesy of Geological Survey of Brazil/CPRM. The geographic position of the pictures can be seen on Fig. 11). ..……. 76

1.1 A plataforma continental brasileira ... 14

1.1.1 Plataforma continental Nordeste do Brasil ... ₁₇

1.2 Motivação ... ₁₉ 1.3 Objetivos ... ₂₁ 1.3.1 Objetivo geral ... 21 1.3.2 Objetivos específicos ... 21 2 METODOLOGIA ... ₂₂ 2.1 Revisão bibliográfica ... ₂₂

2.2 Aquisição e processamento dos dados ... ₂₂

2.3 Análises morfométricas ... ₂₃

3 RESULTADOS ... 28 3.1 Artigo1: Aspectos do estado da arte dos estudos sobre as feições sedimentares em plataformas continentais tropicais com ênfase na plataforma continental de Alagoas, nordeste do Brasil ... ₂₈

3.2 Artigo 2: Subaqueous dunes and other flow indicative bedforms on a tropical continental shelf: a case study on the northern Alagoas shelf (northeast of Brazil) ………... ₄₉

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... ₇₉

1 INTRODUÇÃO

Este capítulo introduz o tema ao leitor, ilustrando alguns conceitos previamente necessários e trazendo a motivação que levou ao desenvolvimento do trabalho, bem como os objetivos buscados.

1.1 A plataforma continental brasileira

No atual estágio interglacial por que passa o planeta, a maioria dos continentes da terra é cercada por massas de terra submersas, conhecidas como margens

continentais. Estas feições vêm sendo amplamente estudadas e descritas em todo o

mundo desde pelo menos a década de 1950, quando da aceitação plena da teoria deriva continental de Alfred Wegener (GEORGI, 1962; HEEZEN, 1962; RUNCORN, 1962). As margens continentais são o prolongamento dos continentes em direção ao oceano, uma zona de transição entre as terras emersas continentais e as planícies abissais do leito oceânico (HEEZEN; THARP; EWING, 1959). Partindo-se da terra em direção ao mar, as margens continentais são divididas em plataforma, talude e elevação (ou sopé) continentais (HEEZEN, 1962; NICHOLS, 2009), como visto na Figura 1.

Figura 1: Compartimentação fisiográfica das margens continentais: plataforma, talude e elevação continentais.

Toda a costa atlântica da América do Sul é ladeada por uma margem continental do tipo passiva (ASLANIAN et al., 2009; COUTINHO, 2000; VITAL, 2014), em que as bordas do continente estão bastante afastadas dos limites da placa tectônica que o carrega. No Atlântico Sul, este limite se localiza aproximadamente a meio caminho entre América do Sul e África, na cordilheira mesoceânica do Atlântico Sul, onde a placa sulamericana diverge da placa africana (HEEZEN; THARP, 1961). Consequentemente, margens do tipo passiva como a brasileira são caracterizadas pela baixa influência de eventos tectônicos recentes, apenas eventualmente sendo afetadas por ajustes no interior da placa, longe de suas bordas (BOGGS JR., 2006). Entre os acidentes geográficos de grande escala e de origem tectônica presentes na margem continental brasileira, merecem destaque cadeias e montes submarinos na sua borda externa e ao largo (Figura 2). Estas feições se formaram por sucessivos eventos vulcânicos ocorridos entre o Cretáceo Superior (CAMPOS et al., 2009) e o Pleistoceno (CASTRO; ANTONELLO, 2006) nos diversos sistemas de falhas transformantes ao longo da dorsal mesoatlântica. Visíveis em escala mais detalhada e também de controle tectônico, alguns paleocanais aparentemente encaixados em falhas tectônicas há muito inativas podem ser identificados (e.g. ARAÚJO et al. (2006); FRANÇA, (1979); GOMES et al. (2015)).

Figura 2: Margem continental Brasileira e feições topográficas adjacentes.

Como mostrado na Figura 1, a plataforma é a porção mais rasa da margem continental, com configuração sub-horizontal de terraço ou tabuleiro, de largura variável e que se estende da linha de costa até a quebra da plataforma continental, marcada por um repentino aumento de declividade e onde se inicia o talude continental (BAPTISTA NETO; SILVA, 2004; COUTINHO, 2000; GUILCHER, 1958; HEEZEN, 1962).

Segundo Coutinho (2000), a plataforma brasileira é a porção mais estudada de nossa margem continental devido à sua importância econômica e estratégica para o país e apresenta gradiente em torno de 1:1000, com relevo praticamente plano, recortado por feições que raramente excedem 20 m de desnível. Sua quebra ocorre em média a cerca de 130 m de profundidade, sendo mais rasa nas costas Norte e Nordeste, onde ocorre aproximadamente entre 40 e 80 m. A topografia é plana devido aos processos deposicionais e erosivos relacionados aos sucessivos ciclos de transgressão e regressão marinha a que esteve sujeita especialmente durante o Quaternário. Ainda segundo o mesmo autor, dentre as feições negativas da plataforma destacam-se “canyons, canais e vales submarinos, bacias e depressões lineares”, e as principais feições positivas são “bancos e cristas, terraços e escarpas de falhas, recifes e bancos costeiros”. As feições de menor escala, tais como marcas onduladas e dunas subaquosas, por sua vez, são resultantes da interação das forçantes hidrodinâmicas (ondas, correntes e marés) com o leito marinho.

De acordo com Zembruscki et al. (1972), num dos pioneiros trabalhos sobre a margem continental brasileira, a região entre a Baía de São Marcos, no Maranhão, e o Cabo de São Tomé, no Rio de Janeiro, chamada “província Nordeste-Leste”, se caracteriza por apresentar macrorrelevo com influência dominantemente vulcânica e tectônica, enquanto as províncias Norte e Sul da nossa margem continental têm o relevo dominantemente modelado por processos sedimentares.

1.1.1 Plataforma continental Nordeste do Brasil

Entre o Cabo Calcanhar (RN) e o município de Belmonte (BA), a plataforma continental é caracterizada pela expressiva ocorrência de feições bioconstruídas, especialmente próximo à costa (FERREIRA; MAIDA, 2006). Sua largura é máxima de 42 km nas proximidades de Maceió (AL) e mínima de 8 km, ao norte de Salvador (BA) (MARTINS; COUTINHO, 1981). Este é o trecho, em média, mais estreito da plataforma continental brasileira e isso se deve às baixas taxas de aporte de

sedimentos continentais (FIGUEIREDO JR. et al., 2011). A baixa profundidade média da plataforma, cuja quebra raramente ultrapassa os 60 m nesta porção, se deve à ineficiência dos processos erosivos ocorridos nos períodos de nível do mar baixo durante o Quaternário, quando a plataforma esteve exposta a processos erosivos de ambiente subaéreo (COUTINHO, 2000).

No sentido perpendicular à costa, Coutinho (1976) propõe uma subdivisão da plataforma continental do Nordeste do Brasil de acordo com critérios sedimentológicos e morfológicos. Desde então, esta classificação tem sido adotada nos trabalhos realizados na região e, de modo geral, a plataforma foi dividida da seguinte maneira:

(i) Plataforma Interna: estende-se da face de praia até a profundidade

aproximada de 20 m. Nesta faixa, predominam sedimentos arenosos de origem continental ricos em siliciclastos. O relevo da plataforma interna é em geral suave, com algumas irregularidades causadas pela presença de recifes, canais e ondulações do leito. Os sedimentos possuem teores de CaCO3 menores do que 25%, baixos teores de

cascalho e lama e com os componentes biogênicos sendo representados por fragmentos bem retrabalhados de moluscos e foraminíferos bentônicos e, em menor quantidade, equinoides e algas coralíneas. Na profundidade limítrofe, observa-se uma transição do domínio de sedimentos quartzosos para o de depósitos de algas coralíneas, especialmente as do tipo Lithothamnium em formas livres e ramificadas.

(ii) Plataforma média: limitada aproximadamente pelas profundidades de

20 e 40 m, esta faixa da plataforma foi caracterizada pela cobertura sedimentar rica em algas vermelhas do tipo Lithothamnium, apresentando teores de carbonato de Cálcio superiores a 90% em algumas porções. Também, são aqui encontrados grandes depósitos de rodolitos, algas calcárias vermelhas em forma maciça com granulometria cascalhosa, especialmente de grânulos a seixos. O relevo é mais irregular se comparado ao compartimento anterior e os sedimentos carbonáticos apresentam pouco ou nenhum sinal de retrabalhamento.

(iii) Plataforma Externa: estende-se da profundidade de 40 m até a quebra

da plataforma. Coberta por sedimentos biogênicos relíquias muito retrabalhados, ricos em fragmentos de algas calcárias do gênero

do que 75%, devido a larga distância até as fontes de siliciclastos, de origem continental. A granulometria dos sedimentos é cascalhosa com teores de lama crescentes em direção ao talude superior.

1.2 Motivação

A plataforma alagoana é um dos trechos da plataforma brasileira mais carentes de informações. Suas águas quentes e claras atraem anualmente enorme contingente de turistas à região, pressionando o ambiente e levando à criação de unidades de conservação com o objetivo de proteger os frágeis ecossistemas ali presentes, dentre os quais destacam-se manguezais e recifes biogênicos. Por isso, a maior parte dos trabalhos disponíveis para a região, referem-se aos aspectos biológicos e ecológicos destes ambientes (e.g. CORREIA, 2011; SANTOS et al., 2016).

Recentemente, o Serviço Geológico do Brasil (CPRM) publicou os resultados de levantamento aerobatimétrico com tecnologia LiDAR para esta região (ASSIS et al., 2015, 2016a, 2016b, 2016c, 2016d). Foram apresentados 5 mapas: um mapa batimétrico ao longo de toda a costa alagoana entre a costa e profundidades de até 40 m, na escala 1:250.000 (Figura 3) ; e 4 cartas geomorfológicas e texturais na escala 1:100.000 que, em conjunto também cobrem a mesma área. Embora tais produtos estejam publicados em escala regional, os dados levantados permitem a análise em maior detalhe.

A principal limitação da técnica consiste na eventual turbidez da água. A penetração máxima do sinal laser que mapeia o leito varia em torno de três vezes a profundidade Secchi (IRISH; MCCLUNG; LILLYCROP, 2000). Por isso, os dados levantados em áreas com grandes quantidades de sedimentos em suspensão ou nas áreas de arrebentação de ondas contem falhas. Na plataforma de Alagoas, a principal região afetada por esta limitação encontra-se na plataforma interna (0 a 20 m de profundidade) da região sul do Estado, adjacente à foz do Rio São Francisco. Os sedimentos carreados por este rio para a plataforma aumentam a turbidez da água e dificultam o registro da posição do leito. Nas demais regiões do estado, as falhas são localizadas em algumas zonas de arrebentação de ondas, onde a espuma causada pelo processo dificulta a penetração do sinal (Figura 3).

Figura 3: Batimetria da plataforma alagoana levantada pela CPRM empregando metodologia aerotransportada LiDAR.

Fonte: Adaptado de Assis et al. (2015).

No setor norte do estado, especialmente ao norte da capital Maceió, os dados LiDAR da CPRM apresentaram significativa continuidade entre a linha de costa e profundidades superiores a 40 m. Por isso, este trabalho concentrou-se nesta região. Assim, espera-se que os resultados aqui alcançados, bem como os dados da CPRM, possam contribuir para o preenchimento da lacuna conhecimento geológico nesta região, favorecendo as iniciativas de manejo dos seus recursos marinhos e costeiros.

1.3 Objetivos

A seguir os objetivos que nortearam este trabalho. 1.3.1 Objetivo Geral

O objetivo geral deste trabalho é a localização, caracterização e parametrização das feições de fundo indicadoras de transporte sedimentar na plataforma norte do estado de Alagoas, visando à inferência das características dos agentes que as constroem. 1.3.2 Objetivos específicos

Para se alcançar este objetivo, serão buscados os seguintes objetivos específicos: (i) Descrição das feições sedimentares que tipicamente ocorrem em

plataformas continentais tropicais;

(ii) Descrição dos processos de sedimentação atuantes em áreas de plataforma continental; e

(iii) Localização, caracterização e parametrização das feições indicadoras de fluxo hidrodinâmico que ocorrem na plataforma continental norte de Alagoas.

2 METODOLOGIA

Este capítulo apresenta os métodos que foram aplicados no desenvolvimento da pesquisa, divididos em três grandes blocos: revisão bibliográfica, aquisição e processamento dos dados e análises morfométricas.

2.1 Revisão bibliográfica

Inicialmente, procedeu-se a um levantamento bibliográfico em compêndios de referência, já bem estabelecidos pelas comunidades oceanográfica e geológica, acerca de dois temas principais: processos hidrodinâmicos atuantes em plataformas continentais e feições típicas de plataformas continentais tropicais. Em seguida, foi feita uma busca na plataforma de periódicos da CAPES dos trabalhos mais relevantes publicados em periódicos de importância nacional e internacional que tratam daqueles temas, com o objetivo de atestar a aplicabilidade e atualidade dos conceitos levantados.

2.2 Aquisição e processamento dos dados

Amostras de sedimento superficial da plataforma continental foram coletadas pela CPRM entre a costa e a profundidade aproximada de 35 m usando um amostrador pontual do tipo Van Veen de aço inoxidável com capacidade de 8 litros ou, quando na zona intermareal, uma espátula do mesmo material. Ao todo, foram coletadas 180 amostras em uma malha não regular cujos pontos foram escolhidos de modo a se estabelecer a verdade de campo do levantamento LiDAR.

No laboratório de análises sedimentológicas da CPRM em Recife, estas amostras foram dessalinizadas e secas em estufa com circulação forçada a 60 °C. Depois de homogeneizadas, foram colhidas alíquotas de 50 g a 100 g de material para ser peneirado através de uma malha de 2 mm, por 20 minutos em agitador mecânico de peneiras. Desta forma, a fração grossa (cascalho, maior do que 2 mm) foi separada da fração mais fina (areia, silte e argila). Esta última foi analisada por difração a laser em um granulômetro Horiba® Partica LA-950 e os resultados convertidos em massa sob a consideração de composição uniforme das amostras. O teor de carbonato de cálcio das amostras no Laboratório de Análises Minerais (LAMIN), da CPRM no Rio de Janeiro, foi medido através de método de dissolução em meio ácido de alíquota com aproximadamente 10 g, conforme descrito em Suguio (1973). Finalmente, o tratamento estatístico da distribuição granulométrica das amostras foi feito com a

planilha GRADISTAT v. 8, desenvolvida para Microsoft Excel por Blott e Pye (2001), e a classificação faciológica, com o aplicativo Sedplot (POPPE; ELIASON; HASTINGS, 2003), usando esquema de classificação de Shepard (1954), modificado por Schlee (1973) e Poppe, Eliason e Hastings (2003).

Os dados do levantamento LiDAR, disponibilizados pela CPRM, foram obtidos com o equipamento SHOALS 1000T, da Optech Inc., embarcado em uma aeronave King Air, entre novembro/2010 e fevereiro/2011. A posição da aeronave foi determinada em tempo real com um receptor GPS modelo 3100LM, da OmniSTAR® e solução DGPS da mesma companhia. A posição final dos pontos LiDAR foi estabelecida após a aplicação de solução KGPS no pós-processamento, com a suíte de aplicativos Applanix POSPac v 5.3. Estes pontos foram apresentados em uma malha de 5 m X 5 m. Para converter as alturas elipsoidais obtidas em alturas ortométricas, foi empregado o modelo geoidal brasileiro MAPGEO2010 do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística).

Para este trabalho, a CPRM disponibilizou 42 pares de imagens georreferenciadas (rasters), com a batimetria ortométrica interpolada para uma resolução de 1 m por

pixel e a reflectância interpolada para 4 m por pixel, todas referenciadas ao datum

oficial brasileiro, SIRGAS2000. A reflectância LiDAR é um produto do levantamento que representa a razão entre a energia emitida pelo equipamento em direção à superfície do mar e aquela registrada após sua reflexão no leito submarino (CHUST et al., 2008). Deste modo, os dados de reflectância permitem a inferência de características composicionais do fundo marinho (e.g. CHUST et al., 2008; FINKL; BENEDET; ANDREWS, 2005; LONG et al., 2010).

2.3 Análises morfométricas

As imagens de batimetria e reflectância LiDAR foram tratadas no software ArcGis® 10.2 e as feições indicativas de fluxo que podem ser observadas na escala de 1:5.000 foram mapeadas e dimensionadas. Os dados permitiram a identificação de três tipos principais de feições indicadoras de fluxo: dunas subaquosas, marcas de obstáculos e ravinas erosivas anastomosadas. Visando suavizar os efeitos da declividade natural da plataforma, foi calculado o Índice de Posição Batimétrica (BPI), conforme adaptação de Durán et al. (2018) após proposição de Weiss (2001). Este índice consiste na diferença entre a posição vertical de cada ponto do relevo e a batimetria média calculada em uma região anelar em seu entorno (Figura 4) e

pode ser calculado pela função de estatísticas focais (Focal Statistics) da ferramenta de análises espaciais (Spatial Analyst Tools) do ArcGis, como indicado pela equação 1.1 a seguir.

< > = − é ( , , , ) (Eq. 1.1),

onde representa a batimetria de cada pixel (Zp na figura a seguir) do Modelo

Digital de Elevação e a é é calculada pela profundidade média dos pixels (Zr na figura a seguir) localizados na região anelar centrada em cada ponto do MDE

e raios interno e externo iguais a e , respectivamente.

Desta forma, valores positivos de indicam pontos do relevo mais altos do que a sua vizinhança, valores negativos indicam pontos mais baixos do relevo e valores nulos indicam regiões planas ou com declividade constante (WEISS, 2001). O fator de escala é definido pelos comprimentos típicos das feições a serem caracterizadas e tem implicação nos valores escolhidos para e (DURÁN et al., 2018).

Figura 4: Princípio de cálculo do Índice de Posição Batimétrica ( ): A linha vermelha representa um

perfil do relevo submerso. No caso de uma feição positiva do relevo (A), a elevação do ponto central

(Zp) é maior do que a elevação média dos pontos em seu entorno (Zr) e, portanto, o é positivo; no

caso de uma depressão no relevo (B), a posição do ponto central (Zp) é mais baixa do que a posição

média dos pontos em seu entorno (Zr), logo o é negativo; e no caso de pontos em região de

declividade constante (C), a elevação do ponto central (Zp) é igual à elevação média dos pontos no

entorno (Zr) e, sendo assim, o é nulo.

Fonte: Adaptada de Weiss (2001).

Neste estudo, foram utilizados três fatores de escala fatores de escala iguais a 30 m, 70 m e 110 m, de modo a cobrir toda a gama de feições encontradas na escala de observação proposta (1:5.000). Em seguida, as ferramentas de análises tridimensionais (3D Analyst Tools) do ArcGis foram empregadas para extrair perfis

batimétricos e os dados foram exportados em formato ASCII para que as feições fossem medidas e os resultados estatisticamente tratados.

No caso da caraterização de dunas subaquosas, foram extraídos 321 perfis batimétricos, com comprimentos variando entre 110 m 780 m e distribuídos aleatoriamente pela região de ocorrência entre as profundidades aproximadas de -20 m e -30 m (Figura 6). Para excluir da estatística as menores feições, que podem ser resultantes de erros na aquisição e processamento dos dados batimétricos, estes perfis foram varridos por um filtro do tipo média móvel com janela de 6 m. Nos perfis suavizados obtidos, foram encontrados os pontos de máximo e mínimo locais, representando cristas e cavas das dunas, respectivamente. Para calcular o comprimento das dunas encontradas, foi medida a distância em linha reta entre duas cavas consecutivas e, no cálculo da altura, foi tomada a distância ortogonal entre a crista e a reta definida pelas duas cavas adjacentes (Figura 5), conforme procedimento descrito por Durán et al. (2018). Finalmente, foram calculados os índices de ondulação ( ), segundo Reineck e Singh (1975), e de assimetria ( ), segundo Durán et al. (2018):

Índice de Ondulação: = (REINECK; SINGH, 1975) (Eq. 1.2) Índice de assimetria: = (DURÁN et al., 2018) (Eq. 1.3) A partir destas equações, pode-se observar que o índice de ondulação é um número adimensional positivo dado pela razão entre o comprimento ( ) e a altura ( ) da duna; e o índice de assimetria também é um número adimensional, que pode ser positivo ou negativo calculado pela a diferença entre os comprimentos das projeções ( e ) das faces sobre o plano definido pelas cavas, normalizada pelo comprimento total da duna (Figura 5).

De acordo com Reineck e Singh (1975), marcas onduladas geradas por correntes apresentam valor de superiores a 15. Por outro lado, valores de menores do que 4 indicam que as marcas são geradas por ondas. O índice de assimetria, por sua vez, segundo (DURÁN et al., 2018), pode variar entre -1 e +1, sendo que os valores positivos indicam transporte no sentido da face 1 para a face 2 e os valores negativos, transporte da face 2 para a face 1 (Figura 5).

Figura 5: Parâmetros dimensionais das dunas subaquosas.

Fonte: O autor

No caso das marcas de obstáculo, foram identificadas 65 feições tipicamente caracterizadas como tal entorno de -25 m a -30 m de profundidade (Figura 6), de acordo com as definições apresentadas em Werner e Newton (1975) e Werner et al. (1980). A posição de cada obstáculo foi definida a partir das imagens de reflectância e do < 110 >. Este fator de escala foi escolhido por ser um valor intermediário entre as dimensões horizontais destas feições. Para caracterizá-las e dimensioná-las, foram traçados um perfil longitudinal do limite a montante do obstáculo até o limite a jusante da cauda e dois perfis transversais: um ao obstáculo e outro à cauda, em seu ponto de máxima largura. Em seguida, as medidas da altura e largura do obstáculo, largura e comprimento da cauda e comprimento total da marca foram tomadas e a razão entre a largura máxima da cauda e o comprimento total foi calculada, conforme descrito por Werner et al. (1980). Sempre que possível, as imagens do < 110 > foram usadas para identificar as formas individuais características destas marcas, como apresentadas em Werner et al. (1980): depressão crescente, sombra arenosa, depressão da cauda e bulbo frontal.

Finalmente, para descrever as ravinas erosivas anastomosadas, um conjunto de 491 perfis batimétricos foram extraídos das imagens do < 70 >, de forma transversal aos canais que caracterizam estas feições, localizadas entre -25 m e -40 m de profundidade (Figura 6). Destes perfis, foram calculadas a largura e profundidade dos canais empregando procedimento análogo aos adotado com as demais feições.

Figura 6: Localização dos campos de dunas, marcas de obstáculos e ravinas erosivas anastomosadas na plataforma continental norte de Alagoas.

3 RESULTADOS

Este capítulo apresenta os resultados deste trabalho na forma de dois artigos científicos. O primeiro trata-se de um arquivo de revisão que apresenta o estado da arte das feições sedimentares da plataforma alagoana e foi submetido à Revista Brasileira de Geomorfologia (ISSN 2236-5664). O segundo é um artigo em fase de finalização com colaboradores internacionais objetivando sua preparação para submissão à revista Marine Geology (ISSN 0025-3227).

3.1 Aspectos do estado da arte dos estudos sobre as feições sedimentares em plataformas continentais tropicais com ênfase na plataforma continental de Alagoas, nordeste do Brasil. (Aspects on the state of the art in tropical continental shelves’ sedimentary features studies, emphasizing the Alagoas shelf, northeast of Brazil)

Manuscrito submetido à REVISTA BRASILEIRA DE GEOMORFOLOGIA

Resumo

Este trabalho apresenta uma revisão do estado da arte dos conhecimentos de feições sedimentares características de plataformas continentais tropicais. Para ilustrar a ocorrência destas feições foram escolhidas as feições encontradas na plataforma alagoana, uma das regiões mais carentes de informação na costa brasileira. Desta forma, o leitor poderá ser introduzido ao tema das feições sedimentares de plataformas continentais tropicais, bem como encontrar as feições características da plataforma alagoana. A base deste levantamento foram os dados de batimetria e reflectância LiDAR, disponibilizados pelo Serviço Geológico do Brasil para as plataformas interna e média, com alta densidade espacial (1 m X 1 m) e acurácia vertical (~10 cm), bem como as referências encontradas em trabalhos anteriores que caracterizaram esta região e outras plataformas tropicais semelhantes. As feições tipicamente encontradas e descritas foram divididas em: bancos costeiros inconsolidados, paleocanais e canyons submarinos, prados de gramas marinhas e bancos algálicos, marcas onduladas e dunas subaquosas, estruturas do tipo hummocks, marcas de obstáculos, rochas praiais e recifes biogênicos.

Abstract

This paper shows a state of the art review on the knowledge about tropical continental shelves’ sedimentary features. In order to illustrate the concepts, it’s been chosen the Alagoas continental shelf features (NE of Brazil), one of the most information deprived sectors of the Brazilian shelf. In this way, the reader will be introduced to the tropical shelves’ sedimentary features concepts, as well as the Alagoas shelf characteristic bottom features. The basement for this review are the bathymetric and reflectance LiDAR data, provided by the Geological Survey of Brazil for the inner and mid shelf, with high spatial density (1 m X 1 m) and vertical accuracy (~10 cm), as well as past literature about the theme on the Alagoas shelf and other similar regions worldwide. The typical features described are divided as follows: coastal sedimentary banks, paleochannels and canyons, marine seagrasses and algal banks, ripple marks and subaqueous dunes, hummocks, comet marks, beachrocks and biogenic reefs.

Keywords: Continental shelf; Sedimentary features; Alagoas 1 Introdução

Este artigo tem por objetivo o levantamento do estado atual do conhecimento das feições de fundo em plataformas continentais de regiões tropicais, com especial ênfase nas feições encontradas na plataforma continental de Alagoas, nordeste do Brasil. A escolha desta região como exemplo se deve ao recente levantamento batimétrico aerotransportado realizado pelo Serviço Geológico do Brasil (CPRM) (ASSIS et. al., 2015). Esta técnica permite o levantamento em uma malha altamente densa de dados com precisão vertical decimétrica (e.g. CHUST et al., 2008; COSTA; BATTISTA; PITTMAN, 2009; GUENTHER et al., 2000; LONG et al., 2010), possibilitando a caracterização das feições em escala de detalhe desde a zona emersa da praia até profundidades superiores a 40 m, a depender da turbidez da água.

Até então, a plataforma alagoana era um dos trechos do litoral brasileiro com menor quantidade levantamentos realizados e dados publicados. A maior parte dos levantamentos foi realizada por programas governamentais entre as décadas de 1970 e 2000, em escala regional (e.g. COUTINHO, 2000; FRANÇA, 1979), ou mais recentemente restritos à zona costeira (e.g. ARAÚJO et al., 2006; SANTOS, 2010).

Desta forma, o leitor poderá ser introduzido ao tema das feições geomorfológicas de plataformas continentais tropicais bem como compreender o estado atual do conhecimento das feições de fundo na plataforma continental de Alagoas, tão carente de informações.

2 Plataforma Continental de Alagoas

A plataforma continental adjacente ao estado de Alagoas apresenta relevo acidentado na porção interna, relativamente plano nas porções média e externa e sua quebra ocorre em profundidades que variam entre 60 e 80 m (SANTOS, 2010). A largura máxima de cerca de 40 km ocorre no setor entre Porto de Pedras e Maceió. A partir da capital em direção ao sul, a plataforma estreita-se abruptamente para uma média de 20 km até a foz do Rio São Francisco, na divisa com Sergipe (FRANÇA, 1979). Alguns paleocanais cortam as plataformas média e externa até o talude continental. Este é o caso do Canal de Maceió, cuja cabeceira é notável a cerca de 6 km ao sul da capital, aproximadamente na direção da desembocadura da Lagoa Mundaú, a partir da isóbata de 20 m influenciando até a isóbata de 2800 m já no talude (FRANÇA, 1979). O Canal de Maceió apresenta uma bifurcação em sua margem direita que indica que no passado, quando o nível do mar mais baixo expôs a plataforma, o Rio São Miguel, provavelmente, corria sobre a atual plataforma naquele trecho de SW para NE até se tornar um afluente do que foi o Rio Mundaú (ASSIS et al., 2015; FRANÇA, 1979). Mais ao norte, outros paleocanais foram destacados por Assis et al. (2015), provavelmente esculpidos pelos rios Manguaba e Camaragibe, na região entre Porto de Pedras e Barra de Santo Antônio. Ao sul de Maceió, o mesmo levantamento identificou pelo menos dois outros paleocanais em latitudes entre 10° S e 10°30’ S (Figura 1).

Na plataforma interna, merecem destaque os recifes biogênicos e recifes de arenito mais comuns na porção ao norte de Maceió. Na plataforma média, o Serviço Geológico do Brasil (CPRM) encontrou estruturas indicativas de transporte sedimentar de sudoeste para nordeste ao longo de praticamente todo o litoral alagoano, em profundidades entre 15 e 35 metros. São estruturas dos tipos dunas subaquosas e marcas de obstáculos que, por suas características de tamanho e geometria, devem ter sido geradas por correntes atuantes por longos períodos (ASSIS et al., 2016a, 2016b, 2016c, 2016d) (Figura 1).

Figura 1: Faciologia simplificada da plataforma interna e média de Alagoas.

Fonte: Adaptado de Assis et al. (2016a, 2016b, 2016c, 2016d)).

De acordo com Bittencourt et al. (2005), as ondas incidentes na costa nordestina variam entre NE e SSE, tendo as primeiras alturas médias de 1 m e períodos de 5 s e as segundas, 1,5 m e 6,5 s. As marés na costa Alagoana podem ser classificadas

Maceió Coruripe Maragogi Piaçabuçu Paripueira Feliz Deserto Porto de Pedras

Barra de São Miguel

São Miguel dos Milagres

São José da Coroa Grande

ALAGOAS PERNAMBUCO SERGIPE 35°0'0"W 35°0'0"W 35°30'0"W 35°30'0"W 36°0'0"W 36°0'0"W 36°30'0"W 36°30'0"W 9°0 '0" S 9°0 '0 "S 9° 3 0 '0" S 9°3 0'0 "S 10 °0' 0 "S 10 °0'0 "S 10°3 0 '0 "S 10 °30 '0" S A tla_n tic o_c e a n Atla ntic oce an Rio São _Fra ncis_{co Maceió} Suape BAHIA CEARA PARAIBA PERNAMBUCO ALAGOAS SERGIPE

RIO GRANDE DO NORTE

33°0 '0"W 33°0 '0"W 36°0'0"W 36°0'0"W 39°0'0" W 39°0'0" W 6 °0' 0"S 6 °0' 0"S 9 °0' 0"S 9 °0' 0"S -30 -3 0 -30 -3 0 -3 0 -30 -30 -30 -30 -40 -30 -30 -30 -30 -20 -10 -20 -1 0 -20 -1 0 -2 0 -20 -20 -1 0 -20 0 10 20 40 Km Datum SIRGAS2000 Legenda ! . Localidades ! P Capital do Estado Isóbatas Faciologia (CPRM) Paleocanais

Fundo rochoso ou consolidado Sedimento cascalhoso

Sem dado Rochas praiais

Sedimentos finos (areia e lama)

como mesomarés semidiurnas (ARAÚJO et al., 2006), com variação chegando a aproximadamente 2,5 metros, segundo dados da Diretoria de Hidrografia e Navegação (DHN) da Marinha do Brasil. Além disso, análise das previsões de maré da DHN para os portos de Maceió/AL e de Suape/PE mostram que há um ligeiro atraso na chegada da onda de maré no segundo em relação ao primeiro, o que pode apontar para um sentido de SW para NE da corrente de maré neste trecho da costa. Por fim, a circulação atmosférica na região é dominada pelo sistema de ventos alísios do Atlântico Sul e variam sazonalmente, com a posição da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) entre NE e ESE (DOMINGUEZ; BITTENCOURT; MARTIN, 1992).

3 Aspectos gerais da sedimentação sobre plataformas continentais

Os fatores controladores da sedimentação em ambientes marinhos incluem o clima, os movimentos tectônicos e as mudanças no nível relativo do mar e suas implicações sobre o fluxo energético do ambiente, o aporte sedimentar e o espaço de acomodação (CATUNEANU, 2006).

Bridge e Demicco (2008) destacam os seguintes fatores de controle da sedimentação sobre plataformas continentais e zonas costeiras:

(i) Hidrodinâmica: Os processos hidrodinâmicos (ondas, correntes e marés)

são responsáveis pelo transporte e distribuição dos sedimentos sobre as áreas de plataforma continental. Correntes geradas por ondas de gravidade e pelo cisalhamento do vento na superfície são particularmente importantes em zonas de plataforma ladeadas por mar aberto. Correntes de maré, por sua vez, são mais influentes em corpos d’água semifechados, como baías e estuários, mas também tem influência em regiões de plataforma aberta, especialmente, em regimes de meso e macromarés, onde podem se somar a outros mecanismos de transporte sedimentar e controlam o nível de base de ondas.

(ii) Suprimento de sedimentos terrígenos: o suprimento de sedimentos de

origem continental para a zona costeira e plataforma depende, em última análise, do aporte carreado por rios e este, por sua vez, depende do tipo de rochas, relevo, clima, vegetação, atividade tectônica e do tamanho das bacias de drenagem. A taxa de suprimento sedimentar pelos rios é diretamente proporcional ao volume de água carregada e à declividade do

rio e inversamente proporcional ao tamanho médio dos grãos, de forma que grandes quantidades de sedimentos lamosos são despejadas na costa por rios que correm sobre relevos suaves, a exemplo do rio Amazonas (norte do Brasil), e sedimentos ricos em areia grossa e cascalho são carregados para a zona costeira por rios que descem encostas mais íngremes, como é o caso do rio Cooper, na costa da Carolina do Sul (EUA). As regiões que se encontram afastadas de grandes rios são dominadas por sedimentação autóctone de origem química ou biológica e o clima é o principal fator controlador dos tipos de sedimentos depositados.

(iii) Clima: o clima nas bacias de drenagens de grandes rios, afeta a descarga

de água (e, portanto, o aporte sedimentar) na costa e plataforma continental. Mas, o clima também controla a produção de sedimentos autóctones de origem biogênica e química, na medida em que controla a temperatura e salinidade da água. A maior parte do carbonato de cálcio biogênico depositado nas plataformas continentais modernas é proveniente dos esqueletos de algas verdes e vermelhas e de corais hermatípicos, caraterísticos de regiões tropicais, enquanto oólitos calcários e lamas carbonáticas são precipitados quimicamente da água em regiões de clima seco, onde o balanço positivo entre evaporação e precipitação leva a supersaturação da água. Indiretamente, o clima também controla a distribuição de sedimentos ao longo da plataforma, por afetar a movimentação da água, através de ventos geradores de ondas e correntes.

(iv) Atividade orgânica: a abundância de organismos marinhos é controlada

pela temperatura, salinidade, intensidade luminosa, turbidez, concentração de oxigênio dissolvido e disponibilidade de nutrientes na água. Os organismos bentônicos vivem sobre o leito ou nos primeiros centímetros da coluna sedimentar e seus hábitos de vida são adaptados às condições físicas, químicas e biológicas do ambiente. Existe um compromisso mútuo entre a biota bentônica e as condições hidrodinâmicas e de transporte sedimentar. Por exemplo, organismos filtradores e detritívoros comumente agregam partículas finas de argila, formando pelotas maiores que podem ser mais facilmente erodidas e transportadas como carga de fundo. No

processo, estes organismos podem destruir completamente as estruturas sedimentares primárias ao escavar os sedimentos em busca de alimento e de abrigo (e.g. MEYSMAN; MIDDELBURG; HEIP, 2006). Além disso, plantas e animais bentônicos podem contribuir para a estabilização do leito através da secreção de muco, ou da construção de armadilhas sedimentares (e.g. HEMMINGA; DUARTE, 2000; LEÃO; KIKUCHI; TESTA, 2003), ou ainda pela indução de precipitação de sedimentos químicos (e.g. VOUSDOUKAS; VELEGRAKIS; PLOMARITIS, 2007).

(v) Química da água: a salinidade e a proporção entre os elementos maiores

nas águas superficiais marinhas não varia significativamente nas águas oceânicas em escala global (LIBES, 2009). Entretanto, variações locais na composição química da água podem levar a mudanças nas atividades biológicas e na formação de sedimentos de origem química nestes ambientes. Por exemplo, a baixa salinidade e alta turbidez da água próxima à desembocadura de rios podem ser responsáveis pela baixa diversidade específica nestes ambientes, ou ainda a alta concentração de sílica no mesmo ambiente pode levar a florações de diatomáceas. Outro exemplo vem da precipitação de fosforitas biogênicas que pode ocorrer nas zonas de ressurgência nas bordas de plataformas, decorrente do afloramento de águas profundas ricas em fósforo (e.g. ARNING et al., 2009).

(vi) Propriedades físicas da água do mar: A densidade da água do mar

depende da sua temperatura, salinidade e conteúdo de sedimentos em suspensão e a diferença de densidade entre diferentes massas de água leva a formação de correntes de densidade (NICHOLS, 2009). Por exemplo, as águas frias ou carregando muito sedimento de um rio podem afundar e fluir junto ao leito ao chegar à plataforma e eventualmente transformar-se em correntes de turbidez, que tem importante papel na modelagem de feições de borda de plataforma.

4 Feições geomorfológicas do leito em plataformas continentais

Esta seção reúne os principais tipos de feições sedimentares encontradas no leito de plataformas continentais tropicais, apresentando exemplos encontrados na

plataforma de Alagoas e, sempre que possível, comparando-as com outras regiões semelhantes do mundo.

4.1 Bancos costeiros

Diversos tipos de bancos costeiros de sedimento inconsolidado podem ser encontrados na plataforma interna: por exemplo, bancos de arrebentação e barras de costa afora (SUGUIO, 1992). De modo geral, pode-se dizer que são predominantemente arenosos, de forma alongada, longitudinais à costa e com tamanhos atingindo poucos metros de altura e dezenas de metros de comprimento. São formados, sobretudo, pela ação de ondas na costa e das correntes por elas induzidas. (PONZI, 2004; SUGUIO, 1992) e protegem a costa da atuação erosiva destes agentes (e.g. HANLEY et al., 2014).

O setor mais ao norte da plataforma interna de Alagoas, especialmente ao norte da capital Maceió, a presença de recifes de origens diversas próximos à costa (ASSIS et al., 2015) inibe a formação destes bancos ao reduzirem o papel das ondas na linha de costa. Por outro lado, na região ao sul de Maceió até a desembocadura do São Francisco, a ausência de recifes costeiros faz com que a modelagem costeira seja dominada pela ação de ondas (SANTOS, 2010) sendo, portanto, propícia à formação de bancos arenosos costeiros longitudinais à praia (Figura 2).

Figura 2: Imagem de satélite da planície costeira ao norte da desembocadura do rio São Francisco. As diferentes linhas de arrebentação de ondas marcam a posição de diferentes bancos arenosos

costeiros.

4.2 Paleocanais e canyons submarinos

Em decorrência das flutuações do nível médio do mar ocorridas durante o Quaternário, grande parte das áreas atualmente ocupadas pelas plataformas continentais esteve exposta a ambiente erosivo subaéreo durante a maior parte do tempo neste período (SUGUIO, 2010). Como consequência, os rios que hoje deságuam na costa, não raro, corriam sobre as plataformas, esculpindo canais até a sua quebra (DEAN; DALRYMPLE, 2001; LEEDER, 2011). Atualmente, estes canais ou vales incisos estão submersos e são usualmente referidos como paleocanais, pois deixaram de ser ativos. Nos casos em que estes canais se aprofundaram e alcançaram o talude continental, eles deram origem a canyons submarinos (e.g. FRANÇA, 1979), que se expandem através de correntes de turbidez e fluxos de detritos que erodem a cabeceira fazendo-a recuar em direção ao continente (e.g. GAMBERI et al., 2015).

Na plataforma alagoana atual, diversos paleocanais são conhecidos pelo menos desde a década de 1970 (FRANÇA, 1979; FRANCISCONI et al., 1974; ZEMBRUSCKI et al., 1972) e foram mapeados em escala mais detalhada até a plataforma média pelo Serviço Geológico do Brasil (ASSIS et al., 2015). O mais proeminente paleocanal ali encontrado é o canal de Maceió (Figura 3A), que se estende na direção geral de Noroeste para Sudeste e cuja cabeceira é notável a partir da profundidade aproximada de 20 m, a 6 km a sudeste da capital do estado e alcança 2800 m de profundidade desaguando no talude (FRANÇA, 1979). Como parece indicar o levantamento do Serviço Geológico do Brasil, o canal de Maceió deve ter sido esculpido pelo rio Mundaú que corria sobre a plataforma tendo como afluentes os rios São Miguel e Manguaba, que atualmente apresentam fozes separadas na costa (ZEMBRUSCKI et al., 1972). O mesmo trabalho aponta para o possível controle tectônico no curso destes rios ao reconhecer ângulos retos nos seus cursos, indicando que eles correriam sobre falhas tectônicas, hipótese também levantada por Araújo et al. (2006).

Como se pode notar na carta batimétrica 1000 da DHN (Figura 3B), nas proximidades da divisa Sergipe-Alagoas, ligeiramente a sudeste da desembocadura atual do rio de mesmo nome, localiza-se o canyon do São Francisco, cuja cabeceira é observada a partir da profundidade de 15 m, alcançando 700 m já no talude com largura de 11 km na borda da plataforma (FIGUEIREDO JR. et al., 2011; KEMPF, 1970).

Figura 3: (A) Canal de Maceió como visto no levantamento batimétrico do Serviço Geológico do Brasil; e (B) inflexão das linhas isobatimétricas em carta batimétrica da DHN mostrando a posição do

canyon do São Francisco.

Fonte: (A) Adaptado de Assis et al. (2016b); (B) Adaptado da carta 1000 da DHN.

4.3 Prados de gramas marinhas e Bancos algálicos

Nas plataformas interna e média de regiões tropicais, onde as águas são claras o bastante para a penetração de luz solar até o leito, manchas e bancos de sedimento arenoso são propícios à formação de prados de fanerógamas (TESTA; BOSENCE, 1998) (Figura 4A). Estas plantas possuem raízes que as permitem ancorar-se no fundo arenoso em áreas bem iluminadas pelo sol e formam extensos prados que podem ser importantes hábitats de invertebrados marinhos, peixes e mamíferos marinhos (VAN DER HEIDE et al., 2012), tais como os peixes-boi (Trichechus

manatus) ainda encontrados na costa alagoana (PAES, 2002).

Algas vermelhas da família Corallinaceae, que precipitam esqueleto carbonático não articulado, em forma maciça ou ramificada (BATHURST, 1975) também são comuns em plataformas tropicais, especialmente nas porções média e externa, onde as

Maceió -20 -20 -20 -20 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -40 -40 -40 ALAGOAS 35°40'0"W 35°45'0"W 35°45'0"W 35°50'0"W 35°50'0"W 35°55'0"W 35°55'0"W 9°3 5 '0 "S 9°4 0 '0" S 9°4 5 '0" S 9°5 0 '0 "S 9°5 5 '0" S 10° 0 '0" S 36°15'0"W 36°15'0"W 36°30'0"W 36°30'0"W 10° 1 5 '0 "S 10° 3 0 '0 "S 10° 4 5 '0 "S 0 5 10 20 Km 0 4 8 16 Km

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Canal de Maceió _{Canyon do}

São Francisco La go a M an gu ab_a Rio S_{ão M} iguel

águas tem menos sedimentos em suspensão e é menor o efeito de ondas e correntes sobre o leito (AMADO FILHO et al., 2012; DIAS; VILLAÇA, 2012). São comumente chamados de rodolitos ou mäerl, seus esqueletos são compostos de Calcita altamente magnesiana ou Aragonita e alcançam o tamanho de seixos. Estas algas formam depósitos por vezes referidos como bancos de rodolitos (Figura 4B), onde são comuns as interações com macroalgas foliosas, atuando os rodolitos como substrato para fixação destas últimas (FOSTER et al., 2013). Ocorrem em diversas partes do litoral brasileiro (COUTINHO, 2000) e, na plataforma alagoana, os bancos de rodolitos encontram-se na plataforma média especialmente no setor ao norte de Maceió (ASSIS et al., 2016a, 2016b).

Algas calcárias verdes do gênero Halimeda (família Codiaceae) também são bastante comuns na plataforma nordeste brasileira (COUTINHO, 2000). Elas ocorrem nas plataformas média e externa, mas aparecem associados a bancos recifais também na plataforma interna (LEÃO; KIKUCHI; TESTA, 2003) (Figura 4C). Na plataforma média alagoana, seus esqueletos carbonáticos são responsáveis por significativa parte da cobertura sedimentar.

Figura 4: (A) Banco de fanerógamas na plataforma continental interna de Alagoas, nas proximidades da localidade de São Miguel dos Milagres; (B) banco de rodolitos na plataforma média de Pernambuco, na latitude aproximada de Recife; e (C) algas verdes vivas do gênero Halimeda sobre

estrutura recifal em franja, próximo a Maragogi (AL).

Fonte: O autor.

4.4 Marcas onduladas e dunas subaquosas

Como dizem os próprios nomes, marcas onduladas e dunas subaquosas são ondulações verticais periódicas do leito, transversais à direção do fluxo dominante (REINECK; SINGH, 1975) que se diferenciam umas das outras pelo tamanho. Ashley (1990), em artigo que resumia as conclusões do simpósio intitulado “Classificação de formas de fundo transversais de grande escala”, organizado três anos antes pela Society for Sedimentary Geology (SEPM) com a participação de 27 pesquisadores da área, representando a expertise que se tinha até então, propôs

uma uniformização dos nomes dados a estas feições, a partir da conclusão de que podem ser separadas em apenas dois grupos, cada um com origem e características em comum. Segundo aquela autora, observações em campo mostram que tais feições podem ocorrer em uma vasta gama de ambientes entre fluxos canalizados em rios, baías costeiras de cobertura arenosa e sujeitas a fluxos canalizados bidirecionais causados por marés ou em plataformas continentais dominadas por correntes geostróficas, tempestades ou por correntes de maré ou geradas por ondas. Por isso, as feições teriam recebido tantas denominações diferentes, embora injustificadas. As marcas onduladas (ripples) apresentam comprimentos de onda geralmente menores do que 0,6 m (Figura 5A) e as dunas subaquosas, maiores do que 1 m (Figura 5B).

Figura 5: (A) Fotografia submarina de marcas onduladas na plataforma continental interna de Maragogi (AL); e (B) Imagem de reflectância LiDAR de dunas subaquosas na plataforma continental

média de Alagoas, nas proximidades de Floriano Peixoto.

Fonte: (A) O autor; (B) Adaptado de Assis et al. (2016b).

A partir desta separação em dois grupos, as feições são diferenciadas através de qualificadores quanto a sua forma e escala de tamanho, tais como simétricas ou assimétricas, bi ou tridimensionais, de pequena, média, grande ou muito grande escala. O mesmo trabalho aponta o controle exercido pela velocidade do fluxo junto ao fundo e a granulometria sobre a formação das feições, como pode ser visto na Figura 6, a seguir.

Figura 6: Diagrama que mostra a formação de formas de fundo transversais ao fluxo em função da granulometria dos sedimentos e da velocidade do fluxo.

Fonte: Adaptado de Ashley (1990), p. 161, e Nichols (2009), p.58.

Flemming (2000) aponta que, ao contrário do que concluíram trabalhos anteriores, a espessura da lâmina d’água não é fator limitante primário para o desenvolvimento das feições, como o são a granulometria e a velocidade do fluxo. Segundo este autor, havendo sedimentos disponíveis em quantidade suficiente, as dunas crescem até que a aceleração do fluxo sobre suas cristas ultrapasse um valor crítico para a suspensão dos sedimentos que depende da granulometria dos sedimentos. Desta forma, o tamanho das dunas (comprimento e altura) e a profundidade do fluxo são fatores intrinsicamente ligados, mas a relação depende ainda da granulometria dos sedimentos. Em geral, pode-se dizer que leitos cobertos por sedimentos grossos formam dunas com maior razão comprimento/profundidade e menor razão altura/profundidade do que aqueles cobertos por areias finas.

O mesmo autor, em trabalho anterior (FLEMMING, 1988), apresentou uma compilação de dados de altura e comprimento de marcas onduladas e dunas subaquosas que aponta para a existência de um valor máximo para a razão altura/comprimento das feições, bem como para a existência de uma média global para este parâmetro. Os resultados podem ser resumidos na Figura 7 a seguir.